Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Задача состоит в том, чтобы выбрать для передачи сигналы с большим различием. Наконец, верность передачи зависит и от способа приема. Необходимо выбрать такой способ приема, который наилучшим образом реализует различие между сигналами при данном отношении сигнала к помехе. Обратим внимание на существенное различие между аналоговыми и дискретными системами передачи сообщений. В аналоговых системах всякое, даже сколь угодно малое мешающее воздействие на сигнал, вызывающее искажение модулируемого параметра, всегда влечет за собой внесение соответствующей погрешности в сообщение.
Поэтому абсолютно точное восстановление переданного сообщения невозможно. В дискретных системах ошибка при передаче сообщений возникает только тогда, когда сигнал опознается неправильно, а это происходит лишь при искажениях, превышающих некоторый порог. В теории помехоустойчивости, разработанной В.А. Котельниковым, показано, что при выбранном критерии и заданном множестве сигналов, принимаемых при аддитивном белом гауссовском шуме (БГШ), существует предельная (потенциальная) помехоустойчивость, которая ни при каком способе приема не может быть превзойдена.
Приемное устройство, реализующее потенциальную помехоустойчивость, называется оптимальным (наилучшим) по данному критерию. Наряду с верностью важнейшим показателем работы системы связи является скорость передачи. В системах передачи дискретных сообщений скорос1ь измеряется числом передаваемых символов в единицу времени ~, Бод. Количество передаваемой информации принято измерять в битах (двоичных единицах). Как будет показано в гл. 6, максимальное количество информации, которое можно передать двоичным символом, равно 1 биту. Гам же будет показано, что при использовании не двоичных, а т-ичных символов максимальное количество информации, которое можно передать, равно 1оя т бит. Поэтому дискретный источник может обеспечить максимальную скорость выдачи информации (максимальную производительность) Л„= ~' бит/с, 1оя, т (1.13) 2б где Т вЂ” длительность посылки'„т — основание кода.
При т = 2, Ян = ЦТбит(с, скорость передачи информации Яи численно равна технической скорости у. При т > 2 возможно, что скорость передачи информации Ян > у. Однако нередко в дискретных системах связи скорость передачи информации Ян < у. Это бывает, когда не все посылки используются для передачи информации, например если часть из них служит для синхронизации или для обнаружения и исправления ошибок (при использовании корректирующего кода). Вводится также характеристика средней скорости передачи информации по заданному каналу в единицу времени с заданной верностью. Существует максимально возможная (предельная) скорость передачи, которая называется пропускной способностью канала С'. Это фундаментальное понятие определяет потенциальные возможности системы связи, использующей данный канал.
В реальной системе средняя скорость передачи информации всегда меньше пропускной способности канала С'. В теории информации К. Шенноном доказана теорема, согласно которой для источника без избьггочности (см. гл. 6) при Ан< С' можно найти такой способ кодирования-декодирования, при котором возможна передача сообщений по каналу с помехами со сколь угодно малой ошибкой. Универсальным показателем эффективности системы связи является коэффициент т), характеризующий использование системой пропускной способности канала т) = Яя/С '(информационная эффективность). Своевременность передачи сообщений определяется допустимой задержкой, обусловленной преобразованием сообщений и сигналов, а также конечным временем распространения сигнала по каналу связи.
Она зависит, во-первых, от характера и протяженности канала, вовторых, от длительности обработки сигнала в передающем и приемном устройствах. Скорость передачи и задержка являются независимыми характеристиками, практически не связанными друг с другом. Существуют и многие другие параметры, характеризующие с различных точек зрения качества системы связи. К ним, в частности, относятся скрытность связи, надежность системы, пзбаритные размеры и масса аппаратуры, стоимость оборудования, эксплуатационные расходы и т.п. Эти характеристики в курсе "Теория электрической связи" не рассматриваются. Им посвящены отдельные разделы других специальных курсов. ВЫВОДЫ 1.
Передача сообщений по каналам связи осуществляется с помощью сигналов, которые являются материальными носителями сообщений, отображающих ту или иную информацию. Характерной особенностью сообщений (сигналов) является их непредсказуемость. О любом сообщении можно говорить лишь как о возможном с некоторой вероятностью событии.
Сообщение об известном событии информации не несет, Процесс передачи сообщений всегда является вероятностным (стохастическим). 2. Сообщения и соответствующие им сигналы могут быть дискретными и непрерывными. Непрерывный канальный сигнал формируется с помощью модуляции, а дискретный — с помощью кодирования и модуляции.
Кодирование определяет закон построения сигнала, а модуляция — вид сигнала„который передается по каналу. 3. Непрерывное сообщение (сигнал) в цифровых системах связи преобразуется в цифровой сигнал с помощью трех операций: дискретизации по времени, квантования по уровню и кодирования. 4. Основными устройствами системы передачи дискретных сообщений являются кодек и модем.
Канальные устройства вместе с линией связи образуют непрерывный канал, а последний вместе с модемом — дискретный канал. 27 5. Причинами появления ошибок при передаче сообщений по каналу связи являются искажения, вносимые самим каналом, и помехи, воздействующие на сигнал.
Помехи могут быть аддитивными и мультипликативными. Среди аддитивных помех наиболее распространенными являются флуктуационные, сосредоточенные по спектру и импульсные. 6. Важнейшими характеристиками системы связи являются верносп и скорость передачи сообщений. Первая определяет качество передачи, а второе — количество. При передаче дискретных сообщений верность (помехоустойчивость) определяется вероятностью ошибки, а при передаче непрерывных сообщений — среднеквадратической ошибкой.
Скорость измеряется чаще всего числом передаваемых двоичных единиц информации в единицу времени (бит/с). 7. Современная теория связи интенсивно развивается как статистическая теория, основы ко- торой составляют теория сигналов, теория помехоустойчивости и теория кодирования.
ВОПРОСЫ, ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ 1.1. Задана таблица трех кодов Необходимо: 1) определить вид кода; 2) определить, какие из этих кодов не требуют разделительных знаков; почему? 3) закодировать слова: звезда, вега, база; 4) расшифровать последовательности кодовых комбинаций: а) кода 1: 111000001000010000; 001101100000; б) кода 3: 0100101001110; 01110110100; 10000111100. 1.2. Стартстопный телеграфный аппарат передает одну букву семью посылками; одной стартовой (20 мс), пятью кодовыми (20 мс каждая) и одной стоповой (30 мс). Определить скорость модуляции г в Бодах и максимальную скорость передачи информации й„в битах на секунду.
1.3. В чем отличие между дискретной и непрерывной модуляцией несущей? 1.4. Что понимают под решающей схемой при приеме дискретных сообщений? 1.5, Практически верность передачи дискретных сообщений определяют коэффициентом ошибок — относительным числом ошибочно принятых элементов сообщения.
Вычислите этот коэффициент для случая передачи букв кодом МТК-2 со скоростью 50 Бод, если за 2 ч непрерывной передачи было зафиксировано 10 ошибочно принятых букв. 1.б. Запишите кодовые слова (комбинации), соатветствуклцие числу 45, при основании кода и = 2, 3, 4, 8, 10. Как изменяется число разрядов и число используемых цифр в слове с изменением основания кода? 1.7. Какое число разрядов должен иметь равномерный код, предназначенный для первичного кодирования 32-буквенного алфавита, при основании кода т = 2, 8, 1б, 32? 1.8.
По данным, приведенным в 8 1.1, вычислите и сравните объемы первичных сигналов: речевого, радиовещательного и телевизионного (при одинаковой их длительности). 1.9. Текст из 180 букв передается по телефонному каналу в течение 30 с. Тот же текст за то же время передается по телеграфу кодом МТК-2. Сравните объемы телефонного и телеграфного сигналов (при одинаковых динамических диапазонах). 1.10. Покажите, как за счет кодирования можно осуществить обмен полосы частот и отноше- ние сигнал-помеха в канале при неизменном объеме сигнала.
28 ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СООБЩЕНИЙ, СИГНАЛОВ И ПОМЕХ 2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СООБЩЕНИЙ, СИГНАЛОВ И ПОМЕХ Математические модели, отображающие основные свойства сообщений, сигналов и помех с точки зрения решения задач электрической связи, являются фундаментом ТЗС. Поскольку сообщения, сигналы и помехи прежде всего представляются электрическими колебаниями, меняющимися во времени, то их базовой математической моделью является некоторая функция (временной процесс) х(г), значение которой меняется во времени. По своим физическим и математическим свойствам процессы х(г) .делятся на детерминированные и случайные. Детерминированными или регулярными называются такие процессы х(г), течение которых во времени можно полностью предопределить заранее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
